膨润土的基本性质及应用

膨润土是以蒙脱石为主的含水天然粘土矿物，膨润土也叫斑脱岩、皂土、膨土岩。 化学成分 膨润土主要由蒙脱石组成，蒙脱石含量在85-90%；与蒙脱石伴生的粘土矿物有伊利石、高岭石、埃洛石、绿泥石、水铝英石以及一些间层粘土矿物。伴生的非粘土矿物有石英、长石、沸石、石膏、方解石、黄铁矿等。 蒙脱石化学式为：Al2O3.4SiO2.3H2O；主要化学成分是二氧化硅、三氧化二铝和水，还含有铁、镁、钙、钠、钾等元素。 物理性质 膨润土主要有白色、乳酪色、淡灰色、淡黄绿色、肉红色、砖红色、淡红色、褐红色以及黑色、斑杂色等；多呈致密坚硬块状，少数土状，膨胀力强的在露头上呈多孔状或泡沫状；油脂光泽、蜡状光泽或土状光泽；不透明。 硬度2.0~2.5；比重2.0~2.7；熔点1330~1430℃。 膨润土具有吸水膨胀性、黏结性、吸附性、润滑性、催化活性、触变性、可塑性及阳离子交换性能等。根据蒙脱石所含层间可交换性阳离子种类,含量和结晶化学性质等，可将膨润土划分为钠基、钙基、镁基及钙—钠基膨润土等不同类型。 开发应用 膨润土具有良好的物理化学性能，在国际上享有 “ 粘土”的美誉，主要用于铸造砂、钻井泥浆、铁矿球团、土木建筑工程及动物和家禽饲料等，可做净化脱色剂、粘结剂、触变剂、悬浮剂、稳定剂、充填料、催化剂等，广泛用于农业、轻工业及化妆品、药品等领域，是一种用途广泛的天然矿物材料。 机械制造业 膨润土应用于铸造主要作为型砂粘结剂使用。对于高压造型、钢铸件及精密铸件，由于要求熔点高，耐用性好，通常选用钠基膨润土，而轻型铸件多采用钙基膨润土。 在钻井作业中，需要使用泥浆来冷却钻头、清除碎屑、保护井壁及平衡地压，膨润土通常作为泥浆添加剂使用。一般情况下，浅孔使用钙基膨润土，地层复杂时则用钠基膨润土。 膨润土在铁矿球团中主要作为粘结剂使用。 化学品行业 经改性的膨润土及经胺处理的有机膨润土可用于油脂、油漆、油墨等行业作防沉剂、增稠剂； 石油化工、塑料和橡胶工业中的催化剂、填充剂、沥青的乳化剂、洗涤剂、干燥剂、味精生产中的脱色澄清剂以及油脂的脱色剂； 牙膏和药膏的粘合剂； 用于化妆品以及医药行业等。

膨润土的特殊本领

膨润土的目的矿物是蒙脱石(Montmorillonite)，亦称微晶高岭石或胶岭石，是含少量碱及碱土金属的含水铝硅酸盐矿物。蒙脱石用手指搓磨时有滑感，加水后体积胀大数倍，在水中呈悬浮状，水少时呈糊状。 上文提到膨润土的特殊本领与蒙脱石所具有的特殊晶体结构和化学成分有关，其特点是二层硅氧四面体晶片与其间的铝氧八面体晶片相结合形成晶层，构成2:1型结构。由于蒙脱石类质同象种类多，使之化学成分复杂，变化大。八面体空隙中的三价铝离子常被低价的镁、铁离子置换：四面体空隙中的硅离子可被铝离子置换。这种低价阳离子替代高价阳离子的置换，使结构层产生多余的负电价。为了保持电中性，在结构层之间，除水分子外，存在较大半径的钠、钙、镁阳离子等。这些阳离子是可交换的，从而使蒙脱石族矿物具有离子交换性、吸水性、膨胀性、触变性、粘结性、吸附性等一系列很有价值的特性，这些特性使膨润土在24个领域的100多个部门得到了应用。 膨润土的吸附性极强，能吸附8倍～15倍于本身体积的水量，吸水后体积可膨胀增大几倍到十几倍。它对各种气体、液体、有机物质均具有一定的吸附能力， 大吸附量为5倍于它自身的重量，尤其是酸性膨润土和经酸处理活化的活性白土，对各种油类具有良好的脱色性能。由于有很好的粘结力，膨润土可代替淀粉用于纺织工业中的纱线上浆，既节粮，又不起毛，浆后还不发出异味，可谓一举多得。 目前，膨润土每吨价格在100元人民币左右，改型活化后，用途的广度与深度均有所扩大，价格可上升到1000元／吨；若能制成有机膨润土，则工业利用价值大大提高，价格为15000元／吨。目前，国内使用的有机土大部分来自进口，少数来自国内个别机构，但品种、数量远远不能满足工业需要。它是国家要重点发展的非金属矿工业利用品种。